DE1248935C2

DE1248935C2 - Verhinderung des verklebens von styrolpolymerisaten waehrend der vorschaeumung

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Publication number: DE1248935C2
Application number: DE19641248935
Authority: DE
Priority date: 1963-08-01
Filing date: 1964-07-30
Publication date: 1974-04-25
Also published as: CH445849A; DK105000C; NL6408699A; GB1029397A; DE1248935B; BE651211A; NL140000B

Description

Es ist bekannt, Zellkörper aus Polymerisaten von vinylaromatischen Verbindungen herzustellen. Hierfür werden Polystyrol oder Polymerisate aus einem oder mehreren vinylaromatischen Monomeren mit oder ohne weitere copolymerisierbare Monomere verwendet. Aus diesem Grunde bedeutet die in der vorliegenden Beschreibung benutzte Bezeichnung »Poymerisat« sowohl Homopolymerisate als auch Mischpolymerisate von vinylaromatischen Monomeren. Bei der Herstellung von Zellkörpern werden zuerst expandierbare -Polymerisatteilchen gebildet, d.h. Perlen oder Körner mit einem Gehalt an einem üblichen flüchtigen Treibmittel, beispielsweise n-Butan oder technischen Pentan. Anschließend werden die expandierbaren Polymerisatteilchen zur Bildung von vorgeschäumten Teilchen verschäumt, woran sich eine Formgebung anschließt, während derer ein Zusammenschmelzen der vorgeschäumten Teilchen unter Ausschäumung und Bildung des Zellkörpers erfolgt.

Die Vorschäumung von expandierbaren Polymerisatteilchen kann durch Hitzebehandlung einer Masse der Teilchen durch direkten Kontakt mit Frischdampf in einem geschlossenen Gefäß erfolgen. Dies kann in Chargen geschehen, wobei eine Charge von expandierbaren Teilchen mit Frischdampf in Kontakt gebracht wird, oder auf kontinuierliche Weise, wobei Frischdampf durch die expandierbaren Teilchen in einer verlängerten Vorverschäumungszone geblasen wird, durch welche die Teilchen entweder in der gleichen Richtung wie der Dampf oder in entgegengesetzter Richtung zu demselben transportiert werden.

Eine praktische Schwierigkeit, die bei der Vorverschäumung von expandierbaren Teilchen durch direkten Kontakt mit Dampf auftreten kann, besonders wenn das Treibmittel n-Pentan oder technisches Pentan mit einem größeren Gehalt an n-Pentan ist, besteht darin, daß die Teilchen zusammenkleben können, d.h., daß sie während der Dampfbehandlung miteinander verschmelzen können. Eine Folge dieses frühzeitigen Zusammenschmelzens ist die schwierige Verarbeitbarkeit der vorgeschäumten Teilchen in den folgenden Arbeitsstufen, wofür frei fließende, vorgeschäumte Teilchen im Gegensatz zu Klumpen von Agglomeraten erforderlich sind. Andererseits dürfen jedoch Maßnahmen, die zur Vermeidung oder mindestens zur wesentlichen Herabsetzung einer frühzeitigen Verschmelzung während der Vorschäumung ergriffen werden, das Zusammenschmelzen während Ausschäumung und Formgebung nicht verhindern. Infolgedessen treten zwei vollständig entgegengesetzte Erfordernisse auf.

Es ist bereits bekannt, das Verkleben von Polystyrolteilchen während des Vorschäumens durch einen Oberflächenüberzug, insbesondere unter Verwendung von Perfluoroctansäure, zu verhindern. Die Verwendung von Perfluoroctansäure hat jedoch Nachteile. Die Perfluoroctansäure ist eine sehr teure Verbindung. Die Dosierung bei der Verhinderung von Verklebungen von Massenprodukten muß daher so gesteuert werden, daß eine Verteuerung des Endprodukts vermieden wird. Das Mischen und Trocknen muß also so durchgeführt werden, daß keine Verluste an Perfluoroctansäure auftreten. Die Durchführung des bekannten Verfahrens in der

so Großtechnik ist bisher an diesen Schwierigkeiten gescheitert.

Aus den Unterlagen des belgischen Patents 626 772 ist noch bekannt, daß man die Polystyrolteilchen beim Vorschäumen mit einem Überzug aus wasserlöslichen oberflächenaktiven Stoffen, wie KaIiumstearat oder anderen Seifen, versehen kann, um ein vorzeitiges Zusammenbacken in dieser Stufe zu verhindern. Dieser Überzug muß dann aber noch in einer eigenen Verfahrensstufe mit Wasser abgewasehen werden, um nicht bei der Endaufschäumung die Bindung der Teilchen zu stören. Man hat auch schon die als Formtrennmittel bekannten Polysiloxane für die Vorbehandlung verwendet. Wie der USA.-Patentschrift 3 086 885 entnommen werden kann, wird aber bei Mengen über 0,05 °/o die Brennbarkeit des Polystyrols verstärkt, weshalb in dieser Patentschrift gelehrt wird, daß man dem Polystyrolmaterial dann als Flammschutzmittel organische Bromverbindungen zufügen muß.

Erfindungsgegenstand ist die Verwendung von 0,01 bis 1,5 Gewichtsprozent, bezogen auf die treibmittelhaltige Formmasse, eines 12 bis 20 Kohlenstoff atome aufweisenden aliphatischen Carbonsäureamids, das zusätzlich zu dem Amidrest eine Hydroxylgruppe aufweist, zum Beschichten von treibmittelhaltigen Formmassen aus vinylaromatischen Polymerisaten, zur Verhinderung des Verklebens während des Vorschäumens.

Solche beim Vorschäumen nicht verklebende Teilchen können in der Weise hergestellt werden, daß expandierbare Teilchen eines vinylaromatischen Polymerisats mit einer Lösung eines erfindungsgemäß verwendeten Carbonsäureamids in einem organischen Lösungsmittel in Kontakt gebracht werden und daß das genannte Lösungsmittel anschließend abgetrennt wird, wobei ein Überzug des erfindungsgemäß verwendeten Amids auf der Teilchenoberfläche zurückbleibt. Wird eine Lösung mit einem Gehalt von beispielsweise 3 bis 7 oder beispielsweise ungefähr 5 Gewichtsprozent des Amids verwendet, dann ist es ohne weiteres möglich, die erfindungsgemäße Oberflächenbeschichtung mit 0,01 bis 1,5 Gewichtsprozent, bezogen auf die treibmittelhaltige Formmasse, des Amids zu erhalten.

Expandierbare Polystyrolteilchen können auf übliche Weise aus durch Suspensions- oder Emulsionspolymerisation hergestellten Körnern oder Granulaten aus Polystyrol erhalten werden. Beispielsweise

kann ein flüchtiges Treibmittel in Polystyrolteilchen eingearbeitet werden, wenn eine wäßrige Suspension der Teilchen mit einem Treibmittel, beispielsweise mit Pentan, behandelt wird. Dies kann sowohl in einer getrennten Arbeitsstufe geschehen, die sich an die Bildung der Teilchen anschließt, oder im Fall von Polystyrol, das durch Emulsions- oder Suspensionspolymerisation hergestellt wurde, auch durch Einbringen des Treibmittels in das Polymerisationsgefäß nach beendeter Polymerisation oder während derselben, beispielsweise gegen Ende der Polymerisation. Eine andere übliche Herstellungsweise von schäumbaren Polystyrolteilchen ist die Zugabe des Treibmittels, beispielsweise von technischem Pentan, zu dem Polystyrol in einer Strangpresse und die Zerkleinerung des erhaltenen Extrudates. Die an der Oberfläche der expandierbaren vorgeschäumten Teilchen vorhandenen erfindungsgemäß verwendeten Amide üben keine nachteilige Wirkung auf das Zusammenschmelzen der Teilchen während der Form- ao gebung aus.

Die erfindungsgemäß benutzten Amide haben vorzugsweise einen Schmelzpunkt, der mindestens 5 bis 10° C unterhalb der Temperatur liegt, die während der Formgebung angewandt wird. Bevorzugte aliphatische Carbonsäureamide, die eine Hydroxylgruppe im Molekül enthalten, sind unter anderem 12-Hydroxyölsäureamid und 12-Hydroxystearinsäureamid.

Gewöhnlich genügen ungefähr 0,1 bis 0,2 Gewichtsprozent, bezogen auf das Teilchen, des erfindungsgemäß verwendeten Amids. Im Falle von Polystyrol können gute Ergebnisse unter Verwendung von ungefähr 0,1 bis 0,15 % des erfindungsgemäß verwendeten Amids erhalten werden.

Vorteilhafterweise werden die expandierbaren Polymerisatteilchen unter Verwendung einer Lösung des erfindungsgemäß verwendeten Amids in üblicher Weise beschichtet. Dies kann in der Weise erfolgen, daß die Teilchen mit einer Lösung des Amids in einem organischen Lösungsmittel ohne bedeutende Lösungsmittelwirkung auf das Polymerisat der vinylaromatischen Verbindung, beispielsweise in Methanol, Äthanol, Isopropanol oder Hexan, Heptan, Cyclopentan oder Petroläther, oder einem chlorierten aliphatischen Kohlenwasserstoff, einem Ester oder einem Keton, in Kontakt gebracht werden, beispielsweise durch Auftropfen oder Aufsprühen. Gewöhnlich genügt eine verdünnte Lösung des Amids im Lösungsmittel, beispielsweise von ungefähr 3 bis 5 Gewichtsprozent. Nachdem die Teilchen mit der Lösung in Kontakt gebracht worden sind, werden sie * zur Abtrennung des Lösungsmittels auf übliche Weise getrocknet.

Im Fall von expandierbaren Polystyrolteilchen, die nach einem Suspensionspolymerisationsverfahren erhalten wurden, können die Perlen nach erfolgter Zentrifugierung zur Abtrennung des Wassers über eine Förderschnecke, auf die eine Lösung des erfindungsgemäß verwendeten Amids in einem niedrigen aliphatischen Alkohol aufgetropft wird, in ein Schnelltrockengerät weitergeleitet werden, in welchem der Alkohol und noch vorhandenes Wasser abgetrennt werden. Es ist jedoch auch möglich, die Perlen aus der Zentrifuge durch ein Einfüllgerät oder Mischgerät zu leiten, auf Wunsch mit Hilfe eines Transportbandes, auf welchem sie mit der Amidlösung besprüht werden. Umgekehrt können die Perlen durch ein Bad geleitet werden, in welchem die Amidlösung enthalten ist. Wenn auch im allgemeinen die Zugabe des Amids vorteilhafterweise durch Inkontaktbringen der expandierbaren Teilchen mit ihrer Lösung erreicht werden kann, so ist doch auch die Zugabe des Amids zum Treibmittel oder in das Polymerisationsgefäß im Falle einer Emulsions- oder Suspensionspolymerisation zu Beginn oder auch während der Polymerisation nicht ausgeschlossen.

Eine übliche Durchführungsweise ist das Leiten eines expandierbaren Polystyrols in Form von Kügelchen, in welchem Pentan als Treibmittel enthalten ist, nach oben durch eine nach oben geneigte Transportschnecke die an ihrem unteren Ende eine Lösung des erfindungsgemäß verwendeten Amids in technischem Spiritus enthält. Die Lösung nimmt in geeigneter Weise ungefähr ein Drittel des Volumens der Transportschnecke ein, wobei leicht dafür gesorgt werden kann, daß eine konstante Höhe der Lösung aufrechterhalten bleibt. Die restlichen zwei Drittel der Transportschnecke bilden dann eine Abtropfzone für die Perlen, die anschließend vom oberen Ende der Transportschnecke in ein Schnelltrockengerät geleitet werden. Während des Betriebs kann die Amidlösung beispielsweise 3 bis 6, vorzugsweise 5 %, des Amids enthalten, wobei die Bedingungen so eingestellt werden können, daß ein Überzug von ungefähr 0,1 bis 0,2 Gewichtsprozent des Amids nach Abtrennung des Alkohols auf den Perlenoberflächen entsteht.

Weder die Form noch die Dimension der expandierbaren Polymerisatteilchen stellen einen kritischen Faktor dar. So können die Teilchen unter anderem die Form von kleineren oder größeren Kügelchen, Perlen oder eines Granulats darstellen.

Beispiel

Expandierbares Polystyrol in Form von Perlen, das als Treibmittel technisches Pentan enthielt, wurde über eine Förderschnecke geleitet, auf der es in Kontakt mit einer genügenden Menge einer 5°/oigen Lösung von 12-Hydroxyölsäureamid in Äthanol zur Bildung eines Überzuges von 0,15 Gewichtsprozent, bezogen auf die Perlen, gebracht wurde. Nach ihrem Kontakt mit der Amidlösung wurden die Perlen von der Förderschnecke in ein Schnelltrockengerät geleitet.

Die behandelten Perlen wurden dann ohne Rühren in einen Vorverschäumer gefüllt und durch direkten Kontakt mit Frischdampf vorgeschäumt. Es zeigte sich, daß keine Agglomeratbildung während der Vorschäumung eintrat und daß die Perlen frei fließend waren.

Die vorgeschäumten Perlen wurden dann in mit Dampf beheizten geschlossenen Formen auf bekannte Weise zu Blocks geformt, wobei es sich zeigte, daß die Perlen leicht verschmolzen und gute Formlinge lieferten. Ein ähnliches Ergebnis wurde erhalten, wenn an Stelle von 12-Hydroxyölsäureamid 12-Hydroxystearinsäureamid verwendet wurde.

Zu Vergleichszwecken wurden ähnliche Perlen, die nicht in der angegebenen Weise mit 12-Hydroxyölsäureamid behandelt worden waren, unter identischen Bedingungen vorgeschäumt. Hierbei zeigte sich, daß gleichzeitig eine bemerkenswerte Agglomeratbildung oder Klumpenbildung erfolgte.

Zu weiteren Vergleichzwecken wurden ähnliche Perlen mit einer 5°/oigen Lösung von ölsäureamid

bzw. Laurinsäureamid in Äthanol behandelt. Durch Vorverschäumen unter identischen Bedingungen zeigte es sich jedoch in beiden Fällen, daß eine bemerkenswerte Agglomeratbildung erfolgte.

Überraschenderweise zeigte es sich auch, daß eine beachtliche Agglomeratbildung erfolgte, wenn der Methylester von 12-Hydroxystearinsäure und der Methylester von 12-Hydroxy ölsäure verwendet wurden. Daraus geht hervor, daß das Vorhandensein einer Hydroxylgruppe in der Molekülstruktur der Zusatzsubstanz im Fall der Abwesenheit einer Amidgruppe für einen Erfolg nicht ausreicht.

Claims

Patentanspruch:

Verwendung voti 0,01 bis 1,5 Gewichtsprozent, bezogen auf die treibmittelhaltige Formmasse, eines 12 bis 20 Kohlenstoff atome aufweisenden aliphatischen Carbonsäureamids, das zusätzlich zu dem Amidrest eine Hydroxylgruppe aufweist, zum Beschichten von treibmittelhaltigen Formmassen aus vinylaromatischen Polymerisaten, zur Verhinderung des Verklebens während des Vorschäumens.